誤稀釋事故及其保護措施

李可健+柴磊斌

摘 要：誤稀釋事故是危及核電站堆芯安全的潛在風險，本文針對誤稀釋的來源及其防護措施進行了分析，以提高對誤稀釋的理解及防護。

關鍵詞：誤稀釋；ADP[1]；途徑；保護措施；

Accident of accidental dilution and its protective measures

Li Kejian Chai Leibin

Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd. runs in Fujian， Fuqing Province350318

Abstract： dilution accident is a potential risk to the safety of nuclear power plant core. In this paper， the sources of dilution and its protective measures are analyzed in order to improve the understanding and protection of dilution.

Keywords： dilution of dilution； ADP[1]； approach； protective measures；

前言：

M310堆型是根據法國核電廠堆型改進而來。根據法國核電站及參考電站運行經驗反饋，M310堆型的原有設計中存在著發生意外硼稀釋而導致堆芯熔化的潛在風險。因此M310機組在改進中增加了防誤稀釋的措施。防硼誤稀釋改進將消除潛在的由誤稀釋帶來的風險，各類硼稀釋導致的堆芯損傷頻率將會有大幅度的下降，從而提高了核安全水平。

1.誤稀釋事故及其可能的途徑

壓水堆核電站中改變反應堆硼濃度是控制反應性的手段之一，改變硼濃度的手段包括硼化、稀釋和除硼。誤稀釋是指低于反應堆冷卻劑硼濃度的水意外進入反應堆堆芯，引入不可控的正反應性。誤稀釋的可能途徑主要如下：

a.通過RCV上充管線的誤稀釋

b.通過RRA系統內的誤稀釋

c.SG傳熱管破裂SGTR時誤操作清水進入一回路

d.與一回路冷卻劑相連的熱交換器破裂

e.乏池導致的誤稀釋

根據誤稀釋的風險對堆芯的不同影響，將其分為兩類：第一類是逐漸的稀釋，一回路硼濃度均勻，稱為慢稀釋事故；一類是由穿過堆芯的一團清水造成的稀釋，稱為快稀釋事故。

1.1.快稀釋反應性事故

正常運行時，如果廠變突然失電 ，反應堆冷卻劑泵將停運，一回路強迫循環喪失，而由應急廠用設備母線LHA/B供電的RCV上充泵和REA泵仍可繼續運行。此時，如果稀釋未停止或進行稀釋操作，就會因自然循環能力不足而在上充管線進入一回路的入口處形成低硼濃度的“水塞”（又稱“水團”） ，同時隨主泵軸封水的注入，也會在主泵泵殼內積聚低硼水。當外電源恢復，重新啟動反應堆冷卻劑泵時，就會將這些低硼水推入堆芯，從而快速引入正反應性，有可能造成反應堆超臨界。尤其是在RRA接入狀態，由于RRA的流動會阻礙自然循環，對主回路稀釋會更容易在主回路管道內形成“水塞”。

1.2.慢稀釋反應性事故

在反應堆停堆狀態下，若由于某些設備，如熱交換器傳熱管破裂（RCV熱交換器、主泵軸封水高壓冷卻器）和含低硼水或清水系統與一回路連接的閥門等泄漏，導致低硼水或清水進入一回路，緩慢地稀釋了反應堆冷卻劑硼濃度，向堆芯引入了正反應性，使反應堆重返臨界。

2.防誤稀釋的措施

鑒于M310堆型的原有設計中存在著發生意外硼稀釋而導致堆芯熔化的潛在風險，因此專門設置有相應的監測和保護措施，從而保護堆芯的安全。

2.1.快速反應性事故的防護措施

2.1.1. 失去強迫循環后防誤稀釋[2]

（1）使防稀釋保護信號ADP（Anti Dilution Protection）生效。

當以下三個信號同時存在時，產生防稀釋保護信號ADP：

RCP強迫循環喪失：取自RPR三個環路同時流量低信號或三臺主泵同時停運信號；

RRA未與RCP連接：取自RRA001VP或RCP212VP關，同時RRA021VP或RCP215VP關；

RCP自然循環流量低：取自功率量程通道的P16信號，具體為：

當ADP生效時自動將上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱。10分鐘后，允許操縱員手動將上充泵入口切回容控箱，以免一回路被過份硼化。

（2）停止稀釋

（3）隔離TEP返回RCV管線

（4）強制RCV030VP在自動模式下運行

2.1.2. RRA與RCP連接時的防稀釋措施

RRA與RCP連接時，RRA的流動會造成對自然循環的阻礙，對主回路稀釋會更容易會在主回路管道內形成“水塞”，因此在這種情況下采用了以下邏輯以防止稀釋事件的發生：

（1）控制補給過程中注入一回路的硼濃度：在手動補給或自動補給狀態下，將硼表測得的主回路實際硼濃度與補水硼濃度進行比較，如果補水硼濃度比主回路硼濃度低200ppm且低于2000ppm，則自動停止并閉鎖補給。

（2）閉鎖稀釋功能：在RRA與RCP系統相連接后，將停止或閉鎖正在進行的稀釋操作。

2.1.3. 中間量程周期短報警[2]

在中間量程中子通量測量柜中設置一個閾值，在反應堆功率小于P10（10%FP）的情況下，在中子通量倍增時間小于18秒時產生報警，并閉鎖控制棒的提升.

2.1.4. RRA由乏池保持滿水

RRA未投入時，用乏池將RRA保持滿水，使其保持在2100ppm硼水加壓下，以防止RRA在未經調整硼濃度就啟動的話，稀釋主回路。

2.2. 慢速反應性事故的防護措施

源量程中子通量高緊急停堆信號生效（105cps）時，會同時將上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱。具體來講會產生下列動作：

開啟RIS012VP（對于B列為RIS013VP）；

然后關閉RCV033VP和RCV376VP（對于B列為RCV034VP和RCV375VP）。

在切換發生1分鐘后RPR701LA燈亮，RPR701EC出現，可以允許操縱員手動切換回容控箱，防止一回路被過份硼化。

參考文獻：

[1]肖鵬，李謝晉等FQX-RPR-SDM-001 RPR 反應堆保護系統手冊 中國核電工程有限公司，2009

[2] 王銀麗 李高等 FQX-RPN-SDM-001 RPN 核儀表系統手冊 中國核電工程有限公司，2014endprint